JP2992316B2 - プラズマ切断法 - Google Patents
プラズマ切断法Info
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- JP2992316B2 JP2992316B2 JP2224458A JP22445890A JP2992316B2 JP 2992316 B2 JP2992316 B2 JP 2992316B2 JP 2224458 A JP2224458 A JP 2224458A JP 22445890 A JP22445890 A JP 22445890A JP 2992316 B2 JP2992316 B2 JP 2992316B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塗装鋼板のような、表面に絶縁性皮膜が形
成された導電体のプラズマ切断法に関する。
成された導電体のプラズマ切断法に関する。
従来、プラズマ切断法としては、（社）日本溶接協
会、ガス溶断部会、プラズマ分科会編「国産小電流プラ
ズマ切断機要覧」昭和61年版の第１頁から第６頁までに
記載されているように、移行式プラズマによる非接触切
断法および接触切断法が主に金属の切断に利用されてい
る。一方、非移行式プラズマ切断法は、熱効率が低いこ
とから、一般に金属の切断には使われず、非移行式プラ
ズマでなければできない非金属の切断に利用されてい
る。
会、ガス溶断部会、プラズマ分科会編「国産小電流プラ
ズマ切断機要覧」昭和61年版の第１頁から第６頁までに
記載されているように、移行式プラズマによる非接触切
断法および接触切断法が主に金属の切断に利用されてい
る。一方、非移行式プラズマ切断法は、熱効率が低いこ
とから、一般に金属の切断には使われず、非移行式プラ
ズマでなければできない非金属の切断に利用されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕 第２図に移行式プラズマによる接触切断法の概要を示
す。図面において、１は切断用電源、２は高周波発生
器、３はカップリングコイル、４はトーチ内の非消耗性
電極、５はトーチのプラズマアーク狭搾用ノズル、６は
導電体の被切断材、７はパイロットアーク電源、８はパ
イロットアーク回路のスイッチ、９はプラズマアークの
電流通路、10は高温プラズマ流である。手順としては、
まずプラズマガスをノズル５内に流した状態でスイッチ
８を閉じ、パイロットアーク電源７の電圧と高周波発生
器２からカップリングコイル３を介して重畳された高周
波高電圧を電極４とノズル５の間に印加し、電極４、ノ
ズル５間に高周波放電の先導によりパイロットアークを
発生させる。パイロットアークの発生後、ノズル５を被
切断材６に接触させると同時に、切断用電源１から電極
４と被切断材６の間に電圧を印加し、スイッチ８を開い
てパイロットアーク電流を断った状態でプラズマアーク
を電極４、被切断材６間に発生させて切断を行う。
す。図面において、１は切断用電源、２は高周波発生
器、３はカップリングコイル、４はトーチ内の非消耗性
電極、５はトーチのプラズマアーク狭搾用ノズル、６は
導電体の被切断材、７はパイロットアーク電源、８はパ
イロットアーク回路のスイッチ、９はプラズマアークの
電流通路、10は高温プラズマ流である。手順としては、
まずプラズマガスをノズル５内に流した状態でスイッチ
８を閉じ、パイロットアーク電源７の電圧と高周波発生
器２からカップリングコイル３を介して重畳された高周
波高電圧を電極４とノズル５の間に印加し、電極４、ノ
ズル５間に高周波放電の先導によりパイロットアークを
発生させる。パイロットアークの発生後、ノズル５を被
切断材６に接触させると同時に、切断用電源１から電極
４と被切断材６の間に電圧を印加し、スイッチ８を開い
てパイロットアーク電流を断った状態でプラズマアーク
を電極４、被切断材６間に発生させて切断を行う。
この種の移行式プラズマによる接触切断法は、切断部
に至るまで高エネルギ密度が得られ、一般の金属などの
導電体を高能率で切断できるという利点があるが、表面
に絶縁性皮膜を有する導電体、特に両面塗装の塗装鋼板
などに対しては、絶縁性皮膜の存在する面に陽極点が形
成されにくいため、プラズマアークを発生できなかった
り、発生したとしてもプラズマアークが不連続になった
りして、安定した切断ができず、切断品質も悪くなる。
さらに、アークの不安定性から電極−ノズル−被切断材
の経路で電流が流れる移行式特有のダブルアークを併発
し、ノズルの損傷を招きやすいという問題があった。こ
れは、移行式プラズマによる非接触切断法でも同様であ
る。
に至るまで高エネルギ密度が得られ、一般の金属などの
導電体を高能率で切断できるという利点があるが、表面
に絶縁性皮膜を有する導電体、特に両面塗装の塗装鋼板
などに対しては、絶縁性皮膜の存在する面に陽極点が形
成されにくいため、プラズマアークを発生できなかった
り、発生したとしてもプラズマアークが不連続になった
りして、安定した切断ができず、切断品質も悪くなる。
さらに、アークの不安定性から電極−ノズル−被切断材
の経路で電流が流れる移行式特有のダブルアークを併発
し、ノズルの損傷を招きやすいという問題があった。こ
れは、移行式プラズマによる非接触切断法でも同様であ
る。
第３図には従来の非移行式プラズマによる非接触切断
法の概要を示す。非移行式プラズマは、第２図の移行式
プラズマで述べたパイロットアークを強力にした形であ
り、電極、ノズル間にのみ発生させたアークによりノズ
ルを通して高温プラズマ流（プラズマジェート）を噴出
させるものである。手順としては、プラズマガスをノズ
ル５内に流した状態で、切断用電源１の電圧と高周波発
生器２からカップリングコイル３を介して重畳された高
周波電圧を電極４とノズル５の間に印加し、電極４、ノ
ズル５間にプラズマアークを発生させる。プラズマアー
クの発生後、高周波の印加を停止し、ノズル出口から噴
出するプラズマジェット11により被切断材６の切断を行
う。この場合、プラズマ電流は電極４、ノズル５間の電
流通路９を通って流れる。
法の概要を示す。非移行式プラズマは、第２図の移行式
プラズマで述べたパイロットアークを強力にした形であ
り、電極、ノズル間にのみ発生させたアークによりノズ
ルを通して高温プラズマ流（プラズマジェート）を噴出
させるものである。手順としては、プラズマガスをノズ
ル５内に流した状態で、切断用電源１の電圧と高周波発
生器２からカップリングコイル３を介して重畳された高
周波電圧を電極４とノズル５の間に印加し、電極４、ノ
ズル５間にプラズマアークを発生させる。プラズマアー
クの発生後、高周波の印加を停止し、ノズル出口から噴
出するプラズマジェット11により被切断材６の切断を行
う。この場合、プラズマ電流は電極４、ノズル５間の電
流通路９を通って流れる。
この種の非移行式プラズマ切断法は、ノズルに形成さ
れた陽極点を通してプラズマ電流を流しているため、ノ
ズル上の高電流密度の陽極点集中などによりノズル寿命
が短い。また、ノズル部での熱的ピンチ効果を利用して
高温プラズマ流を得ているが、ノズル下流では急速に保
有エネルギが失われていくため、移行式に比べ熱効率は
約1/3〜1/4と低い値を示し、金属の高能率切断には向か
ない。その上、従来の非移行式プラズマ切断法では、ノ
ズル下流の高温プラズマ流に収束作用が及ばないため、
塗装鋼板などの非接触切断を行った場合、切断部周辺の
塗膜の熱による焼けこげ範囲が広くなり、切断品質の面
でも劣っていた。
れた陽極点を通してプラズマ電流を流しているため、ノ
ズル上の高電流密度の陽極点集中などによりノズル寿命
が短い。また、ノズル部での熱的ピンチ効果を利用して
高温プラズマ流を得ているが、ノズル下流では急速に保
有エネルギが失われていくため、移行式に比べ熱効率は
約1/3〜1/4と低い値を示し、金属の高能率切断には向か
ない。その上、従来の非移行式プラズマ切断法では、ノ
ズル下流の高温プラズマ流に収束作用が及ばないため、
塗装鋼板などの非接触切断を行った場合、切断部周辺の
塗膜の熱による焼けこげ範囲が広くなり、切断品質の面
でも劣っていた。
本発明は、これら従来技術の問題点を解決し、塗装鋼
板のような、表面に絶縁性皮膜が形成された導電体を能
率良く、かつきれいに切断できるプラズマ切断法を提供
することを目的とする。
板のような、表面に絶縁性皮膜が形成された導電体を能
率良く、かつきれいに切断できるプラズマ切断法を提供
することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、導電体の表面に
絶縁性被膜が形成された被切断材のプラズマ切断法にお
いて、プラズマガスの供給された雰囲気中で切断用電源
の負端子に接続された非消耗性電極と同電源の正端子に
接続されたプラズマアーク狭搾用ノズルとの間にプラズ
マ電流を流してプラズマアークを発生させる非移行式プ
ラズマトーチを用い、前記導電体を前記プラズマアーク
狭搾用ノズルとともに切断用電源の正端子に接続し、前
記プラズマ電流を前記非消耗性電極と前記プラズマアー
ク狭搾用ノズルとの間に流してこれに伴うプラズマジェ
ットにより前記絶縁性被膜を破壊し、該絶縁性被膜の破
壊に伴って前記電極と前記導電体との間に流れるプラズ
マ電流によりプラズマアークを前記導電体側にも移行さ
せた状態で該導電体を切断することを特徴とする。
絶縁性被膜が形成された被切断材のプラズマ切断法にお
いて、プラズマガスの供給された雰囲気中で切断用電源
の負端子に接続された非消耗性電極と同電源の正端子に
接続されたプラズマアーク狭搾用ノズルとの間にプラズ
マ電流を流してプラズマアークを発生させる非移行式プ
ラズマトーチを用い、前記導電体を前記プラズマアーク
狭搾用ノズルとともに切断用電源の正端子に接続し、前
記プラズマ電流を前記非消耗性電極と前記プラズマアー
ク狭搾用ノズルとの間に流してこれに伴うプラズマジェ
ットにより前記絶縁性被膜を破壊し、該絶縁性被膜の破
壊に伴って前記電極と前記導電体との間に流れるプラズ
マ電流によりプラズマアークを前記導電体側にも移行さ
せた状態で該導電体を切断することを特徴とする。
非移行式プラズマトーテのノズルおよび前記導電体を
切断用電源の正端子に並列に接続して、まずトーチの電
極、ノズル間にプラズマアークを発生させると、ノズル
出口から噴出する高温プラズマ流の熱で前記導電体表面
の絶縁性皮膜の一部が破壊され、破壊された部分が導電
路となってプラズマアークの前記導電体への移行を確実
にするので、プラズマ電流を前記ノズルおよび前記導電
体に並列に流した状態で安定した切断を行うことがで
き、従来の移行式プラズマ切断法のように導電体表面の
絶縁性皮膜により陽極点の形成が妨げられてプラズマア
ークが不安定になったり、ダブルアークの併発によりノ
ズルの溶損を起こすことがない。また、従来の非移行式
プラズマ切断法と異なり、ノズル下流でもプラズマ電流
が維持されるので、切断部でのエネルギ密度が高く、高
速切断が可能となる。さらに、ノズル下流でもプラズマ
に自己電流による収束作用が働くことから、切断部周辺
の絶縁性皮膜の焼けこげ範囲が狭く、きれいな切断部が
得られる。
切断用電源の正端子に並列に接続して、まずトーチの電
極、ノズル間にプラズマアークを発生させると、ノズル
出口から噴出する高温プラズマ流の熱で前記導電体表面
の絶縁性皮膜の一部が破壊され、破壊された部分が導電
路となってプラズマアークの前記導電体への移行を確実
にするので、プラズマ電流を前記ノズルおよび前記導電
体に並列に流した状態で安定した切断を行うことがで
き、従来の移行式プラズマ切断法のように導電体表面の
絶縁性皮膜により陽極点の形成が妨げられてプラズマア
ークが不安定になったり、ダブルアークの併発によりノ
ズルの溶損を起こすことがない。また、従来の非移行式
プラズマ切断法と異なり、ノズル下流でもプラズマ電流
が維持されるので、切断部でのエネルギ密度が高く、高
速切断が可能となる。さらに、ノズル下流でもプラズマ
に自己電流による収束作用が働くことから、切断部周辺
の絶縁性皮膜の焼けこげ範囲が狭く、きれいな切断部が
得られる。
以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。
第１図中、第２図、第３図と同一符号は機能的に同等の
部分を示す。
第１図中、第２図、第３図と同一符号は機能的に同等の
部分を示す。
切断トーチとしては第３図に示したものと同じ非移行
式プラズマトーチを用い、トーチの非消耗性電極４をカ
ップリングコイル３を介して切断用電源１の−符号で示
した負端子に接続する一方、トーチのプラズマアーク狭
搾用ノズル５および表面に絶縁性皮膜6aが形成された導
電体の被切断材６を切断用電源１の＋符号で示した正端
子に接続する。実施に当っては、切断用電源１の＋側ケ
ーブルをノズル５と被切断材６に分岐接続してもよい。
式プラズマトーチを用い、トーチの非消耗性電極４をカ
ップリングコイル３を介して切断用電源１の−符号で示
した負端子に接続する一方、トーチのプラズマアーク狭
搾用ノズル５および表面に絶縁性皮膜6aが形成された導
電体の被切断材６を切断用電源１の＋符号で示した正端
子に接続する。実施に当っては、切断用電源１の＋側ケ
ーブルをノズル５と被切断材６に分岐接続してもよい。
プラズマアークを発生させる手順は第３図は説明した
内容と同一であるが、ノズル出口から噴出する高温プラ
ズマ流10の熱で絶縁性皮膜6aの一部が絶縁破壊されるの
で、その絶縁破壊された部分を介して、最初、電極４と
ノズル５の間に発生したプラズマアークの一部が被切断
材の導電体６側に移行し、プラズマ電流が、切断用電源
１−カップリングコイル３−電極４−電流通路９−ノズ
ル５−切断用電源１の経路と、切断用電源１−カップリ
ングコイル３−電極４−電流通路９−導電体６−切断用
電源１の経路に並列に流れるようになり、安定した切断
ができる。
内容と同一であるが、ノズル出口から噴出する高温プラ
ズマ流10の熱で絶縁性皮膜6aの一部が絶縁破壊されるの
で、その絶縁破壊された部分を介して、最初、電極４と
ノズル５の間に発生したプラズマアークの一部が被切断
材の導電体６側に移行し、プラズマ電流が、切断用電源
１−カップリングコイル３−電極４−電流通路９−ノズ
ル５−切断用電源１の経路と、切断用電源１−カップリ
ングコイル３−電極４−電流通路９−導電体６−切断用
電源１の経路に並列に流れるようになり、安定した切断
ができる。
第１図では絶縁性皮膜6aが被切断材の片面にのみ形成
されているが、両面に形成されている場合でもアーク移
行形態は同様である。
されているが、両面に形成されている場合でもアーク移
行形態は同様である。
上記方法により市販カラー鋼板（基材SPC、板厚0.4m
m）のプラズマ切断を行った例について述べると、プラ
ズマ電流を10Aに設定した場合、被切断材側に流れる電
流は約8A、ノズル側に流れる電流は約2Aとなり、被切断
材とノズルに並列にプラズマ電流が流れている状況が実
測された。
m）のプラズマ切断を行った例について述べると、プラ
ズマ電流を10Aに設定した場合、被切断材側に流れる電
流は約8A、ノズル側に流れる電流は約2Aとなり、被切断
材とノズルに並列にプラズマ電流が流れている状況が実
測された。
切断性能は従来の移行式プラズマ切断法と非移行式プ
ラズマ切断法の良い所を兼ね備えており、切断部の品質
についていえば、絶縁性皮膜（塗装鋼板では塗膜）の熱
による焼けこげ範囲が狭く（幅0.1〜0.2mm程度）、金属
部へのドロス付着量の少ない良質の切断部が得られる点
は、移行式プラズマ切断法の本来の特徴が生かされてい
る。また、切断能力の面でも、通常の薄鋼板を対象とし
た移行式プラズマ切断とほぼ同等の高速切断（４〜5m/m
in）が可能である。しかも、従来の移行式プラズマ切断
法のように絶縁性皮膜の存在によりプラズマアークが不
安定になることもなく、高能率、高品質の安定した切断
ができることが本発明によるプラズマ切断法の特徴であ
る。
ラズマ切断法の良い所を兼ね備えており、切断部の品質
についていえば、絶縁性皮膜（塗装鋼板では塗膜）の熱
による焼けこげ範囲が狭く（幅0.1〜0.2mm程度）、金属
部へのドロス付着量の少ない良質の切断部が得られる点
は、移行式プラズマ切断法の本来の特徴が生かされてい
る。また、切断能力の面でも、通常の薄鋼板を対象とし
た移行式プラズマ切断とほぼ同等の高速切断（４〜5m/m
in）が可能である。しかも、従来の移行式プラズマ切断
法のように絶縁性皮膜の存在によりプラズマアークが不
安定になることもなく、高能率、高品質の安定した切断
ができることが本発明によるプラズマ切断法の特徴であ
る。
なお、本方法によるプラズマ切断は、プラズマ電流70
A以下で行うことが望ましい。これは、プラズマ電流が
それ以上になると、電極−ノズル−被切断材の経路に流
れる電流が大きくなり、ノズルを損傷しやすくなるため
である。
A以下で行うことが望ましい。これは、プラズマ電流が
それ以上になると、電極−ノズル−被切断材の経路に流
れる電流が大きくなり、ノズルを損傷しやすくなるため
である。
本発明によれば、塗装鋼板のような、表面に絶縁性皮
膜が形成された導電体のプラズマ切断において、従来の
移行式プラズマ切断法のように絶縁性皮膜の存在により
プラズマアークが不安定になったり、ダブルアークを併
発してノズル溶損や切断部の品質低下を招くことなく安
定した切断ができ、絶縁性皮膜の熱による焼けこげ範囲
が狭く、金属部へのドロス付着量の少ない良質の切断を
高能率で行うことができる。
膜が形成された導電体のプラズマ切断において、従来の
移行式プラズマ切断法のように絶縁性皮膜の存在により
プラズマアークが不安定になったり、ダブルアークを併
発してノズル溶損や切断部の品質低下を招くことなく安
定した切断ができ、絶縁性皮膜の熱による焼けこげ範囲
が狭く、金属部へのドロス付着量の少ない良質の切断を
高能率で行うことができる。
第１図は本発明によるプラズマ切断法の一実施例を示す
概要図、第２図は従来の移行式プラズマによる接触切断
法の概要図、第３図は従来の非移行式プラズマによる非
接触切断法の概要図である。 １……切断用電源、４……電極、５……ノズル、６……
導電体の被切断材、6a……絶縁性皮膜、９……プラズマ
アークの電流通路、10……高温プラズマ流。
概要図、第２図は従来の移行式プラズマによる接触切断
法の概要図、第３図は従来の非移行式プラズマによる非
接触切断法の概要図である。 １……切断用電源、４……電極、５……ノズル、６……
導電体の被切断材、6a……絶縁性皮膜、９……プラズマ
アークの電流通路、10……高温プラズマ流。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−295680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−13667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−245970（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−70386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−67254（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−68267（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−33065（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−30502（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 10/00
Claims (1)
- 【請求項１】導電体の表面に絶縁性被膜が形成された被
切断材のプラズマ切断法において、プラズマガスの供給
された雰囲気中で切断用電源の負端子に接続された非消
耗性電極と同電源の正端子に接続されたプラズマアーク
狭搾用ノズルとの間にプラズマ電流を流してプラズマア
ークを発生させる非移行式プラズマトーチを用い、前記
導電体を前記プラズマアーク狭搾用ノズルとともに切断
用電源の正端子に接続し、前記プラズマ電流を前記非消
耗性電極と前記プラズマアーク狭搾用ノズルとの間に流
してこれに伴うプラズマジェットにより前記絶縁性被膜
を破壊し、該絶縁性被膜の破壊に伴って前記電極と前記
導電体との間に流れるプラズマ電流によりプラズマアー
クを前記導電体側にも移行させた状態で該導電体を切断
することを特徴とするプラズマ切断法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224458A JP2992316B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | プラズマ切断法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224458A JP2992316B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | プラズマ切断法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105770A JPH04105770A (ja) | 1992-04-07 |
| JP2992316B2 true JP2992316B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=16814097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224458A Expired - Lifetime JP2992316B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | プラズマ切断法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2992316B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110210101A1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-09-01 | The Esab Group, Inc. | Processes for using a plasma arc torch to operate upon an insulation-coated workpiece |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP2224458A patent/JP2992316B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04105770A (ja) | 1992-04-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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